"U metudu di editazione di u genoma ùn deve esse oppostu à i metudi di selezzione tradiziunali. "Questu hè piuttostu un novu strumentu", enfatiza u capu di u laboratoriu di resistenza à u stress di e piante. Istitutu di Ricerca All-Russian di Biotecnologia Agricola (VNIISB) Vasily Taranov. - Una volta, i chirurghi facianu operazioni cù un cuteddu, dopu apparsu bisturi, poi laser. Opzioni completamente diverse sò diventate dispunibili per a chirurgia. Allora l'ingegneria genetica offre un strumentu cù quale pudete piglià è migliurà qualcosa, ma ùn annulla micca o rimpiazzà tuttu ciò chì era usatu prima ".
L'Istitutu di Ricerca All-Russian di Biotecnologia Agricola (VNIISB) opera un laboratoriu per a resistenza à l'estressi di e piante, u travagliu di quale hè realizatu in duie direzzione principali: a ricerca di geni chì determinanu a resistenza di e piante à u stress abioticu è bioticu, è editendu u genoma. di e piante cultivate per aumentà a so resistenza à u stress. L'area di ricerca di i scientisti include patate è verdura in terra aperta.
Parlemu cù u capu di u laboratoriu Vasily Taranov è l'anzianu ricercatore Marina Lebedeva di ciò chì sò e caratteristiche è i vantaghji di l'ultime tecnulugii, chì risultati ponu ghjunghje è chì prublemi di i pruduttori agriculi russi sò usati da i scientisti di u laboratoriu per risolve.
– Oghje si parla assai di a necessità di accelerà u prucessu di selezzione. Hè cresce chì u metudu di edizione di u genoma permette di fà questu. Questu hè veru?
V.T.: Saria più currettu per dì chì i metudi biotecnologici aiutanu micca tantu à accelerà a selezzione, quantu à espansione e capacità di i scientisti. U prucessu di travaglià nantu à una varietà ferma sempre abbastanza longu, postu chì parlemu di e piante chì anu un certu ciculu di vita.
Ma diventa pussibule per i spezialisti per ottene risultati chì seranu estremamente difficiuli (se micca impussibile) di ottene l'usu di i metudi tradiziunali di ripruduzzione.
Cù l'aiutu di l'editura genomica, pudemu intruduce apposta una mutazione chì affetta direttamente una caratteristica specifica di una varietà, mentre chì mantene u restu di u cumplessu di tratti ecunomicamenti preziosi senza cambià.
M.L.: Imagine chì vulemu intruduce un genu di resistenza da una patata salvatica in a nostra varietà cultivata cù i metudi tradiziunali di ripruduzzione. Per fà questu, u criaturu porta una seria di croce di u "salvaticu" cù certi linii culturali. U prublema hè chì, cù u genu di resistenza, tutti l'altri geni "salvatichi" sò trasferiti à a varietà, chì hè più spessu assai indesevule. L'ingegneria genetica permette di piglià / cambià solu un genu desideratu.
- Ci hè un puntu di vista chì, malgradu u fattu chì u metudu di editazione di u genoma hè cunnisciutu da circa 10 anni, ùn hà micca ancu pruduciutu risultati cummerciale notevuli.
V.T.: Questu ùn hè micca veramente veru. I principali cumpagnie di ripruduzzione in u mondu utilizanu l'editazione di u genoma è ùn l'ammuccianu micca. Ma ùn sapemu esattamente ciò chì facenu è quali risultati ottennu.
I rializazioni ùn sò micca annunziati perchè hè più caru di portà à u mercatu una pianta chì hè stata trasfurmata cù metudi di l'ingegneria genetica di quella chì hè stata ottenuta tradiziunale. È qualchì volta questu hè simplicemente impussibule di fà.
À u listessu tempu, hè assai difficiuli di pruvà chì l'edizione di u genoma hè stata aduprata per creà una varietà particulare cù metudi esistenti.
Durante a prova, i specialisti cercanu una sequenza di marcatura in u genoma di l'organismu; s'ellu hè presente, a pianta serà ricunnisciuta com'è geneticamente mudificata. Ma cù l'edizione genomica, nunda hè introduttu in u genoma, cusì ùn si pò truvà nunda.
I cambiamenti spessu affettanu micca solu un genu, ma un locu specificu in u genu, literalmente un nucleotide, una lettera. È i miliardi restanti di lettere restanu cum'è eranu. Per stabilisce chì una pianta hè stata editata, avete bisognu di leghje u so genoma sanu, cù una cobertura dece volte più altu di u standard per eliminà l'errore. Nimu ùn farà un analisi cusì voluminoso è assai caru, è u criaturu pò sempre dì chì hà ottenutu a pianta cù a mutagenesi o a selezzione tradiziunale.
– M.L. : L'edizione di u genoma in generale, è soprattuttu l'esperienza di utilizà sti tecnulugii nantu à e piante, hè una storia abbastanza recente.
Ùn hè micca menu perchè per cambià una funzione avete bisognu di sapè ciò chì esattamente è cumu edità. I tratti di a pianta sò determinati da i geni, a maiò spessu un inseme di geni, da quale deve esse selezziunati i miri adattati per l'edità. Ma l'elucidazione di e funzioni è a regulazione di geni specifichi chì cuntribuiscenu à e caratteristiche d'interessu richiede studii cumplessi è spessu longu. Quandu si paragunate cù l'animali è l'omu, pudemu dì chì ùn cunnosci micca assai di i miccanismi moleculari di e caratteristiche di a pianta (per esempiu, a resistenza, a produtividade, etc.) assai bè. À u listessu tempu, i genomi di e piante sò più grande è più cumplessi, chì ùn simplificà micca u compitu in tuttu. Tuttavia, assai hè digià cunnisciutu da a ricerca di basa in a biologia vegetale, è più avemu capitu questu, più e nostre pussibulità di mudificazione aumentanu.
Inoltre, parlemu di un metudu chì permette di correggerà certe caratteristiche, ma micca di intruduce novi variità à u mercatu, u travagliu nantu à quale, malgradu una certa accelerazione, ferma sempre anni.
- I biotecnologi facenu l'editazione di geni ? Cumu determinanu a direzzione attuale di u travagliu (u scopu di editazione)?
V.T.: U biotecnologu deve travaglià in tandem cù un allevatore di successu di a cultura scelta è, idealmente, implica altri pruduttori specialisti. L'allevatore, inseme cù l'agricultori, stabilisce u compitu, l'allevatore aiuta à selezziunà i genotipi adattati. Avemu, à u turnu, cunsultate cù i biochimisti è i genetisti, pensemu ciò chì pudemu offre nantu à sta basa (e caratteristiche necessarie ùn sò micca sempre studiate abbastanza da un puntu di vista biologicu). Fighjemu ciò chì pudemu fà veramente, rializà a nostra tappa di u travagliu, rinvià a linea resultanti à u criaturu, è u criaturu porta u risultatu à a varietà.
- L'editazione di u genoma hè una tecnulugia caru?
V.T.: U costu di ottene una pianta dipende da a cultura è se a pianta resultanti hè editata o transgénica.
Se parlemu di l'equipaggiu, allora per una sucietà chì hè digià impegnata à ottene materiale senza virus è microcloning, l'acquistu di l'equipaggiu è i reagenti per l'editura di u genoma costarà una quantità relativamente chjuca. L'ostaculu per inizià un tali travagliu pò esse micca a quantità eccessiva d'investimentu, ma a mancanza di persunale qualificatu. Ci hè assai pochi persone chì ponu piglià è fà un compitu cusì specializatu.
È vultà à i costi: u prugressu tecnologicu in questa zona hè assai veloce. I metudi di edizione di u genoma, dì, in 2012, quandu CRISPR / Cas9 hè statu scupertu (una tecnulugia per edità i genomi di l'organisimi più altu, basatu annantu à u sistema immune di i batteri), è ciò chì avemu avà sò assai diffirenti. L'efficienza operativa aumenta annu per annu, è i costi diminuiscenu.
M.L.: Questu pò esse paragunatu à u prughjettu di sequenza di u genoma umanu. U primu genoma umanu hè statu sequenziatu da un cunsorziu internaziunale per 10 anni per 2.7 miliardi di dollari solu perchè tali tecnulugia eranu dispunibili in l'anni 90. Attualmente, a sequenza di un genoma umanu cumpletu costa menu di $ 1000 è dura un paru di ghjorni.
– Passemu à parlà di u vostru laboratoriu, hè focu annantu à a scienza fundamentale o a ricerca applicata ?
V.T.: Pruvemu di fà tramindui. In principiu, a priorità hè stata data à e cose fundamentali, ma avà avemu da pruvà à applicà i nostri sviluppi à a pratica.
À u mumentu, per esempiu, studiemu i miccanismi di resistenza di patata à u virus Y. Questu hè assai travagliu fundamentale, ma se successu, u risultatu serà assai interessante per a selezzione di variità resistenti.
M.L.: A scienza fundamentale è applicata sò strettamente interconnessi; unu ùn pò esiste senza l'altru. Se ùn sapemu micca cumu u virus interagisce cù a pianta, cù quale proteini specifichi, ùn pudemu micca cambià per fà a pianta resistente.
Avemu fattu ricerche nantu à u virus Y da u 2018 è avà avvicinendu u fattu chì in i prossimi dui anni uttene una formula per a resistenza, è in u futuru u risultatu praticu necessariu: a pianta di patata ùn sintetizà micca proteine virali, serà resistente à u virus.
– Cooperate cù cumpagnie / allevatori russi ?
V.T.: Nantu à e patate, avemu travagliatu cù una ghjovana criadora Maria Polyakova, cumunicà attivamente cù l'esperti di l'Unione di Patate, è mantenenu cuntatti cù u Centru Federale di Ricerca di Patate chjamatu dopu. A.G. Lorja. In quantu à a col, interaccettamu cù i criatori è i pruduttori di sementi di l'Università Agraria Russa di l'Università di Mosca, l'Academia Agricola di Mosca. K.A. Timiryazev di Grigory è Socrates Monachos. È in ciò chì facemu in questa zona, simu cumpletamente guidati da elli.
- È dinò nantu à i virus. Marina Valerievna, a vostra gamma di interessi scientifichi include micca solu u virus Y. In u 2023, avete ricevutu una cuncessione da a Fundazione di a Scienza Russa per fà ricerche nantu à u prugettu "Studiu di viromi di patate cultivate (Solanum tuberosum L.) cù metudi di sequenza di alta produzzione". Perchè stu tema hè interessante?
M.L.: I patate, in una misura più grande di parechje altre piante, soffrenu di malatie virali, postu chì sò propagati vegetativamente. I virus s'accumulanu in i tuberi è sò trasmessi à e generazioni prossime, cusì a carica virali hè in constantemente crescente. Quandu dicenu chì e patate sò degenerate, questu hè esattamente ciò chì parlemu.
I virus ùn sò micca sistemi inerti; interagiscenu attivamente cù a pianta ospite è l'altri. Ci sò casi induve una pianta chì hè digià malata cun un virus specificu ùn pò micca esse infettatu cù un altru. È ci sò virus chì ùn ponu micca infettà una pianta sola; agisce solu in cooperazione cù altri virus. Recentemente, un travagliu hè statu publicatu chì descrive forme di virus chì aiutanu e piante à sopravvive à a seca. Una transizione cusì inespettata da u parasitismu à u mutualismu.
Ùn ci sò micca sustanzi chimichi efficaci per cumbatte e malatie virali nantu à e patate. Per migliurà a so salute, sò stati sviluppati metudi abbastanza cumplessi è, più impurtanti, caru: attraversu a cultura in vitro, ottene microtuberi. Ma u risultatu dura solu per uni pochi di generazioni. Per truvà altre suluzione, avete bisognu di studià e caratteristiche di i virus in più detail, cusì u studiu hè assai, assai pertinenti.
- GOST 33996-2016 "Patate di sementi. Cundizioni tecniche è metudi per a determinazione di a qualità "XNUMX virus sò listati (PVK - X virus di patata; SBK - S virus di patata; MVK - M virus di patata; YBK - Y virus di patata; VSLK - virus di curl di foglia). patata) è un viroide (PSTV - potato spindle tuber viroid). Ti concentrerai nantu à elli?
M.L.: U mo prughjettu hà u scopu di utilizà metudi d'alta produzzione per studià quelli viromi (culli di virus) chì sò prisenti nantu à patate in Russia. Questu hè interessante sia da u puntu di vista di quale cumplessi di diversi virus si trovanu nantu à una sola pianta, è da u puntu di vista di a prevalenza di sti virus.
In totale, più di 50 virus truvati nantu à e patate sò cunnisciuti in u mondu. Quelli listati in GOST sò trà i più periculosi, è in più, anu signali esterni chjaru. Cusì, a necrosi di mosaicu hè una manifestazione cumuni di l'infezzione di u virus Y, è a prisenza di u virus curl di foglia pò esse determinata da a deformazione caratteristica di e foglie di foglie.
Ma ci sò parechji virus chì ùn si manifestanu micca fenotipicamente, anche si ponu ancu avè un effettu nantu à a cultura. Sò raramenti scuperti, ma solu perchè ùn sò micca cercati.
Comu esempiu, possu cite u travagliu di i culleghi di l'Istitutu di Ricerca All-Russian di Prutezzione di e piante (VIZR). In u 2019, anu publicatu un articulu nantu à a scuperta di u virus di patata P in Russia, prima si crede chì era distribuitu solu in Sudamerica.
A quistione hè chì scopremu s'ellu ùn guardemu micca "sottu à u streetlight" induve hè lumera, ma induve ùn avemu micca vistu ancu.
– Induve fate a vostra ricerca ?
M.L.: Sicondu i termini di a cuncessione, u prugettu durà dui anni. L'annu passatu avemu cullaburatu cù una splutazioni di patata in a regione di Tula, cullighjate materiale, hà travagliatu cù variità è ripruduzzione diffirenti. Quist'annu andemu in altre regioni è vedemu chì virus si trovanu quì.
I risultati di u studiu seranu riassunti in u 2025, è avemu da dì à i pruduttori russi di patata.